JP3395567B2 - 封止管の封止構造 - Google Patents

封止管の封止構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はメタルハライドラン
プやナトリウムランプ等の高輝度放電灯の発光管として
用いる封止管の封止構造に関する。
【0002】
【従来の技術】メタルハライドランプやナトリウムラン
プ等の高輝度放電灯は透明な発光管内に金属ハロゲン化
物やアマルガム等の発光材料を入れた後に開口部を封止
し、両端開口部内を給電経路として内部電極間に高電圧
を印加することで電極間にアーク放電を発生させ、この
アーク放電による熱で発光管内に封入した金属ハロゲン
化物を蒸発させ、金属とハロゲン等に解離し、金属特有
の色を呈する発光を行なわせるようにしたものである。
【0003】図9(a)〜(c)は、従来の高輝度放電
灯の構造を示す要部の断面図であり、従来の一般的な高
輝度放電灯は、(a)に示すように、発光管100の開
口部101にNb等からなる外部電極102を挿入する
とともに、外部電極102の内端部に内部電極104を
固着し、またシール材103で開口部101と外部電極
102との間を封止している。そして、Nb等からなる
外部電極102は高温での耐酸化性に劣るため、外部電
極102を取付けた発光管100全体を、真空もしくは
He、Arガスを充満した外封管105内に収納してい
る。
【0004】図9(b)に示す高輝度放電灯は、外部に
露出する外部電極102として、コバール等の高温での
耐酸化性に優れた材料を用い、この外部電極102と内
部電極104とをNb等の導電部材106で接続した構
造になっている。
【0005】更に図9(c)に示す高輝度放電灯は、発
光管100の開口部101の長さを長くして、シール材
103内端部と放電空間との間に長い隙間107を形成
するとともに、内部電極104と耐酸化性に優れた外部
電極102とをNb等の導電部材106で接続した構造
になっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図9(a)に示す高輝
度放電灯にあっては、外部電極の酸化を防止するため、
外封管に投入する必要があり、この外封管も点灯中に軟
化しないようにある程度大きくしている。このため、液
晶プロジェクター等に組み込むにあたって大きな不利に
なっている。また最近では、軟化温度の比較的高い石英
ガラスを外封管105の材料として使用しているが、こ
れにおいても、光学系製品に組み込むには大きすぎる。
【0007】そこで、図9(b)に示すように、コバー
ル等の高温での耐酸化性に優れた材料で外部電極102
を構成し、この外部電極102と内部電極104との間
を、発光管100に熱膨張率が近似するNb等からなる
導電部材106で接続すれば、裸点灯が可能になり、コ
ンパクト化が図れる。しかしながら、発光管をアルミナ
で構成した場合には、外部電極102としてPtやPt合
金等の高価な材料を用いなければならず、Pt系材料は
濡れ性が悪いので、シール材103との間にリークを生
じることがある。また、導電部材106の発光管外に露
出する部分を覆うシール材103の厚みが薄いので外部
雰囲気からの遮断が不充分となり導電部材106が酸化
するおそれがある。このシール材103の厚みを厚くし
ようとしても、流れてしまい、厚くすることは困難であ
る。
【0008】そこで、図9(c)に示すように、シール
材103内端部と放電空間との間に長い隙間107を形
成して導電部材106の外端部での温度を下げ、高温で
の耐酸化性に劣る材料で導電部材106を構成した場合
に不利を改善することも試みられているが、当該隙間1
07に発光物質が凝縮し、この凝縮分を見込んだ分だけ
多量に発光物質を封入しなければならず、またランプ特
性も劣化する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る封止管の封止構造は、封止管開口部に一端が
封止管開口部から露出する第1の導電部分を挿入し、こ
の第1の導電部分と封止管開口部内側との間を第1のシ
ール手段にて封止し、また前記第1の導電部分の封止管
開口部から露出した部分に第1の導電部分よりも耐酸化
性に優れる第2の導電部分を接続若しくは連続させ、更
に第1の導電部分の封止管開口部から露出した部分の外
側に絶縁スリーブを配置し、この絶縁スリーブの内端部
を封止管開口部の外端部と当接若しくは接近せしめ、更
に前記絶縁スリーブと第1の導電部分の封止管開口部か
ら露出した部分との間若しくは絶縁スリーブと第2の導
電部分との間を第2のシール手段にて封止した。このよ
うな構成とすることで、第2の導電部分に比べて耐酸化
性に劣る第1の導電部分を外部雰囲気から遮断すること
ができる。
【0010】ここで、第1の導電部分の外端部は前記絶
縁スリーブの外端部より封止管の軸方向を基準として内
側に位置せしめることが好ましい。このような構成とす
ることで、デッドスペースが少なくなるので、発光物質
の凝縮分が少なくなり封入する発光物質の量を少なくす
ることができる。
【0011】また、第1の導電部分と第2の導電部分と
の接続部は前記絶縁スリーブにて囲まれる部分に位置せ
しめることが好ましい。このような構成とすることで、
第2のシール手段による封止を確実に行なうことができ
る。
【0012】また、前記封止管と前記絶縁管との接続
を、前記第2の封止用シール手段により行う場合には、
第1の封止用シール手段による開口部外端部のシール
と、封止管と絶縁管の接続が独立して行える。
【0013】また封止管と前記絶縁管との接続を、前記
第1の封止用シール手段により行う場合には、第2の封
止用シール手段による絶縁管外端部のシールと、封止管
と絶縁管の接続が独立して行え、第2の封止用シール手
段を絶縁管外端部から内端部まで流し込む必要がなくな
る。
【0014】また前記給電経路外周と前記絶縁管内周と
の間隙に、前記第1、第2の封止用シール手段が存在し
ない空隙を形成することで、ランプ端部に位置する第2
の封止用シール手段や、給電経路の第2の部分における
ランプ点消灯時の熱衝撃が緩和される。
【0015】また前記第1の封止用シール手段を、前記
封止管に熱膨張係数が近似する材料により形成し、前記
第2の封止用シール手段を、前記絶縁管に熱膨張係数が
近似する材料により形成することで、開口部外端部と絶
縁管外端部におけるシール性が共に向上する。
【0016】更に、封止管の開口部を形成した足部の長
さを長くして絶縁管を省略することも可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る封止管の
封止方法の一例についての工程順を示すブロック図、図
2(a)〜(d)は図1に示した方法の主要工程におけ
る封止管の断面図である。
【0018】本発明にあっては先ず、アルミナ或いはY
AG等の透光性セラミックからなる封止管1の両端に形
成された開口部2,2のうちの一方の開口部2に第1の
導電部分となる導電部材3を挿入する。この導電部材3
は封止管1を構成する材料(アルミナ或いはYAG等)
の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する材料、例えば、
Nb等を用いる。
【0019】そして、図2(a)に示すように、開口部
2と導電部材3との間を第1のシール手段4にて封止す
る。この第1のシール手段4としては、封止管1や導電
部材3の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するDy系
(ジスプロシウム)やNd系(ネオジウム)の高融点フ
リットを用いる。
【0020】次いで、図2(b)に示すように、未だ閉
じていない開口部2から発光物質5を封止管1内に投入
し、この後、図2(c)に示すように、当該開口部2に
ついても導電部材3を挿入し、第1のシール手段4にて
封止する。
【0021】そして、導電部材3,3の一部を開口部
2,2の外端部から露出せしめた状態で、導電部材3,
3を介して内部電極6,6間に高電圧を印加し、放電が
生じるか否か、つまり不良品であるか否かの検査を行な
う。
【0022】不良品については、以後の工程を行なわず
に払い出し、良品のみを次工程に送り、図3及び図4に
示すように、導電部材3の外端部に第2の導電部分であ
る外部電極7を接合する。外部電極7としては、高温で
の耐酸化性に優れた材料、例えばコバール(Ni、Coと
Feの合金)やMo(モリブデン)等が適当である。
【0023】この後、導電部材3と外部電極7の接合部
の外側にアルミナ等の絶縁管8を外嵌し、絶縁管8と導
電部材3及び外部電極7との間を第2のシール手段9に
て封止する。この実施例にあっては、第2のシール手段
9については前記第1のシール手段4と同様に、Dy系
(ジスプロシウム)やNd系(ネオジウム)の高融点フ
リットを用いる。
【0024】この第2のシール手段9により、図4に示
すように開口部2の外端部と絶縁管8の内端部とが気密
に接合される。
【0025】図5乃至図8は別実施例に係る封止管の一
端部の拡大断面図であり、図5に示す実施例にあって
は、Nb等からなる導電部材3の外端部に、高温での耐
酸化性に優れるコバールやMoからなる外部電極7を接
続し、更に導電部材3と外部電極7との接続部の外側に
比較的長尺な絶縁管8を外嵌し、この絶縁管8の内端
部、開口部2の外端部及び導電部材3の外側部の間を第
1のシール手段4にて封止し、絶縁管8の外端部と外部
電極7との間を第2のシール手段19にて封止し、第1
のシール手段4と第2のシール手段19との間に封止用
シール手段が存在しない空隙20を形成している。
【0026】この空隙20は熱伝導抑制を目的とし、内
部は真空、或いはArやN2等を封入している。尚、Ar
やN2等の封入圧は500Torr程度が適当である。この
空隙20を形成することで、外部電極7の温度を落とす
ことができる。また、温度が低下することで、第2のシ
ール手段19としてはコバールガラス(ホウケイ酸ガラ
ス)等の低融点フリットを使用することができる。
【0027】図6に示す実施例にあっては、絶縁管8の
外端部よりも更に外側に導電部材3の外端部を露出さ
せ、この露出部分を第2の導電部分としてのキャップ1
0にて被冠している。キャップ10の材料としては高温
での耐酸化性に優れたコバールやMoを用いる。
【0028】図7及び図8に示す実施例は、図5及び図
6に示した実施例の変形例であり、いずれも開口部2の
内側面と導電部材3の外側面との間に、アルミナスリー
ブ11を介設し、第1のシール手段4による封止部の強
度の向上を図っている。
【0029】尚、図示例にあっては第1の導電部分と第
2の導電部分とを異なる部材で示したが、成分割合が連
続的に変化する1つの傾斜機能材料で第1の導電部分と
第2の導電部分とを構成するようにしてもよい。
【0030】また、図示例にあっては、封止部構造とし
て高輝度放電灯に適用したものを示したが、本発明に係
る封止部構造は高輝度放電灯に限らず、セラミックヒー
タ等にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明の封止管の封
止構造によれば、一端が封止管開口部から露出する第1
の導電部分と封止管開口部内側との間を第1のシール手
段にて封止し、また、第1の導電部分の封止管開口部か
ら露出した部分の外側に絶縁スリーブを配置し、この絶
縁スリーブと第1の導電部分の封止管開口部から露出し
た部分との間、或いは絶縁スリーブと第1の導電部分に
接続若しくは連続して設けられる第2の導電部分との間
を第1のシール手段にて封止したので、第2の導電部分
に比べて耐酸化性に劣る第1の導電部分を外部雰囲気か
ら遮断することができる。
【0032】また、従来構造に比較して発光物質が凝集
するデッドスペースが少なくなるので、凝集分を見込ん
で封入する発光物質の量を少なくすることができる。
【0033】また、第1の導電部分の外端部を絶縁スリ
ーブの外端部より封止管の軸方向を基準として内側に位
置せしめることで、第2のシール手段による封止を確実
に行なうことができる。
【0034】また、第1の導電部分と第2の導電部分と
の接続部を、前記絶縁スリーブにて囲まれる部分に位置
せしめることで、点灯チェックした後に、第1の導電部
分に第2の導電部分を接続することが可能になる。仮
に、接続部が開口部外端部より内側にあるならば、第1
の導電部分外周をシールした後に、第2の導電部分を接
続するのは困難になる。
【0035】また封止用シール手段を、前記開口部外端
部に充填される第1の封止用シール手段と、前記絶縁間
外端部に充填される第2の封止用シール手段とにより構
成するとともに、前記封止管と前記絶縁管との接続を、
前記第2の封止用シール手段により行うことで、第1の
封止用シール手段による開口部外端部のシールと、封止
管と絶縁管の接続が独立して行える。
【0036】また封止管と前記絶縁管との接続を、前記
第1の封止用シール手段により行うことで、第2の封止
用シール手段による絶縁管外端部のシールと、封止管と
絶縁管の接続が独立して行えるため、第2の封止用シー
ル手段を絶縁管外端部から内端部まで流し込む必要がな
くなる。
【0037】また前記給電経路外周と前記絶縁管内周と
の間隙に、前記第1、第2の封止用シール手段が存在し
ない空隙を形成することで、ランプ端部に位置する第2
の封止用シール手段や、給電経路の第2の部分における
ランプ点消灯時の熱衝撃が緩和される。
【0038】また前記第1の封止用シール手段を、前記
封止管に熱膨張係数が近似する材料により形成し、前記
第2の封止用シール手段を、前記絶縁管に熱膨張係数が
近似する材料により形成することで、開口部外端部と絶
縁管外端部におけるシール性が共に向上する。
【0039】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る封止管の封止方法の一例について
の工程順を示すブロック図
【図2】(a)〜(d)は図1に示した方法の主要工程
における封止管の断面図
【図3】本発明に係る封止管の一端部の拡大断面図
【図4】本発明に係る封止管の開口部と絶縁管との接続
部の拡大断面図
【図5】別実施例に係る封止管の一端部の拡大断面図
【図6】別実施例に係る封止管の一端部の拡大断面図
【図7】別実施例に係る封止管の一端部の拡大断面図
【図8】別実施例に係る封止管の一端部の拡大断面図
【図9】(a)〜(c)は従来の封止管の断面図
【符号の説明】
1…封止管、2…開口部、3…第1の導電部分となる導
電部材、4…第1のシール手段、5…発光物質、6…内
部電極、7…第2の導電部分である外部電極、8…絶縁
管、9,19…第2のシール手段、10…キャップ、1
1…アルミナスリーブ、20…空隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/36

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端部に給電用の開口部を形成した封止
    管の封止構造において、前記封止管開口部には一端が封
    止管開口部から露出する第1の導電部分が挿入され、こ
    の第1の導電部分と封止管開口部内側との間は第1のシ
    ール手段にて封止され、また前記第1の導電部分の封止
    管開口部から露出した部分には第1の導電部分よりも耐
    酸化性に優れる第2の導電部分が接続若しくは連続して
    設けられ、更に第1の導電部分の封止管開口部から露出
    した部分の外側には絶縁スリーブが配置され、この絶縁
    スリーブの内端部は封止管開口部の外端部と当接若しく
    は接近し、更に前記絶縁スリーブと第1の導電部分の封
    止管開口部から露出した部分との間若しくは絶縁スリー
    ブと第2の導電部分との間は第2のシール手段にて封止
    されていることを特徴とする封止管の封止構造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記第1の導電部分の外端部は前記絶縁スリーブ
    の外端部より封止管の軸方向を基準として内側に位置し
    ていることを特徴とする封止管の封止構造。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記第1の導電部分と第2の導電部分との接続部
    は前記絶縁スリーブにて囲まれる部分に位置しているこ
    とを特徴とする封止管の封止構造。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記封止用シール手段は、前記開口部外端部に充
    填される第1の封止用シール手段と、前記絶縁間外端部
    に充填される第2の封止用シール手段とにより構成され
    るとともに、前記封止管と前記絶縁管との接続を、前記
    第2の封止用シール手段により行うことを特徴とする封
    止管の封止構造。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記封止用シール手段は、前記開口部外端部に充
    填される第1の封止用シール手段と、前記絶縁管外端部
    に充填される第2の封止用シール手段とにより構成され
    るとともに、前記封止管と前記絶縁管との接続は、前記
    第1の封止用シール手段により行われることを特徴とす
    る封止管の封止構造。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記封止用シール手段は、前記開口部外端部に充
    填される第1の封止用シール手段と、前記絶縁管外端部
    に充填される第2の封止用シール手段とにより構成され
    るとともに、前記給電経路外周と前記絶縁管内周との間
    隙には、前記第1、第2の封止用シール手段が存在しな
    い空隙が存在することを特徴とする封止管の封止構造。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の封止管の封止構造にお
    いて、前記封止用シール手段は、前記開口部外端部に充
    填される第1の封止用シール手段と、前記絶縁管外端部
    に充填される第2の封止用シール手段とにより構成され
    るとともに、前記第1の封止用シール手段は、前記封止
    管に熱膨張係数が近似する材料により形成され、前記第
    2の封止用シール手段は、前記絶縁管に熱膨張係数が近
    似する材料により形成されることを特徴とする封止管の
    封止構造。
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